自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用

张振坤 彭国梁 刘润

摘 要：随着我国科学技术的不断发展，自动控制理论已成为火电厂热工自動化应用中的重要内容，成为不可缺少的环节，越来越多的人们和企业更加重视其发展和应用。如今现代控制理论和计算机技术正在火电厂热工自动化中得到了实际广泛应用，更加体现了其重要性。本文重点探讨自动化控制技术在热工自动化中发挥的积极应用，从而进一步的对自动控制理论在火电厂自动化中的控制和作用展开分析和探讨。

关键词：自动化理论应用；火电厂热工；自动化控制理论

0 引言

随着科学技术的不断发展，自动化技术被广泛的应用于各个领域，如今自动化控制系统已广泛流入到我国日前新建的火电厂之中，以前常规控制的老式火力发电厂也将进行自动化改革。目前的研究热点就是将现代控制理论应用到过程系统中，可以大大的提高火电厂的自动化水平，同时还能够有效提高火电厂的生产效率。

1 自动化控制理论简介

控制理论和计算机技术的发展，大大促进了过程控制技术的提高。现代控制理论正在火电厂热工过程中得到实际应用[1]。早期控制理论主要的表现形式是以函数来描述系统的输入和输出关系，面对的主要研究对象集中为单输入与输出系统。主要由优化控制、预测控制、非线性控制、智能控制、自适应控制几大板块。保持机组的稳定运行并且随时跟踪电网负荷变化是火力发电机组控制中心问题，特别是保持主要参数波动不超过规程限值。研发初期，早期的科技人员大部分都是靠手工计算以及图表的形式来设计和分析系统。现如今空间计算随着计算机的发展突飞猛进，控制系统也由单向的输入和输出发生转变，新出现的状态空间法在以前的基础上，提出了能控性和能观性的观念，现代控制理论便由此产生。

2 自动化控制系统的作用

自动化控制系统现如今发展的十分迅速，主要是以控制器和网络为基础的自动化系统。DCS采用的是分布式控制系统的结构模型，并没有更高的管理信息系统，新型的PLC等其他设备的控制设备和传统的DCS控制器均可采用。DCS的算法模块相对PLC是及其便捷的，比如NT6000这样设备及计算模块的系统，其计算模块能够完成基本的设备控制和故障报警的功能，这项技术使软件开发的效率大大提高。而PLC则缺乏这些方面的解决方案。而DCS最初的设计就是从系统需要的角度出发，系统的积累使其有大量的解决方案，在运行调试和远程诊断方面也相对完善。

随着电力事业的发展，国家对节能降耗工作越来越重视，因此火力发电行业也要进行一定的调整，在发展火力发电行业时要加强对火电电源的建设，优化资源配置，合理布置电力输送，保证其供电可靠性。在现阶段电力发展过程中，一些智能化、透明化、网络化、无线化的新概念不断提出，逐渐重视对自动化控制系统的开发和利用，对数据通信、测量、保护、控制等内容也越来越关注，为此在自动化控制技术方面加大资金、人员、技术的投入，在机组运行过程中应用新的测量方法，实现运行与故障处理的自动化控制，促进火力发电行业的快速发展和可持续发展[2]。

3 火电厂热工自动化具体现状

火电厂热工自动化技术对火电厂的发展非常重要。在火电厂热工自动化中主要有DCS和PLC两种控制系统，两者的主要区别就在于经济差异。早期的DCS系统价格昂贵，为了节约成本，仅在需要稳定运行并长期可靠要求信号模拟量达到相当比例控制系统时，才会使用DCS系统，而PLC基本都在辅助车间使用，要求相对较低且价格便宜；但从系统性能方面来考虑，首选的还是DCS控制系统，主要是能够进行长时间的可靠运行和有较好的模拟控制量。

不同的煤质或炉况会产生不同的调节效果，所以使用AP论域对两个运行周期锅炉压力变化差的论域进行描述，自动调整燃烧周期会使得负荷大幅变化从而加快控制燃烧的响应速度。在运行过程中时常会因为相互交错而产生隶属度函数的曲线[3]，在使用模糊算法时由于参数变化会产生较强的鲁棒性。关于“气泡虚假液位”，气泡液位系统只是一个被控对象，并没有自然平衡能力。锅炉的反应系统有一定延迟，当供水流量突然降低或者出口蒸汽流量突然增大时，锅炉传递给气泡的热量并不会发生改变，锅炉内液体大量气化，并使得气泡液位测量结果偏大，反之则相反。通常在设计锅炉汽包液位检测回路时经常忽略该问题，导致锅炉的正常运行。

4 自动控制理论在火电厂热工自动化的应用

目前我国热工自动化在火电厂的应用主要包括4方面：自动检测、自动控制、自动保护、自动报警，其中自动检测是由自动化仪表独立完成的，包括对火电厂湿度、压力及流量、成分等参数的测量，能够及时发现火电厂运行过程的问题，并进行及时调整，保证运行的稳定性；自动控制对机组设备进行控制，贯穿与整个火电厂运行过程中，保证火电厂机组运行的安全性。随着国家经济和科技的飞速发展，热工自动化系统也得到了快速发展，火电厂热工自动化技术越来越成熟，热工自动化控制在火电厂有很大的作用，能够完全利用信息解决故障，能够通过对各个控制系统的控制实现系统运行稳定性的提高。以技术为基础的检测工具控制着与其紧密联系的热动力参数。保证产品生产过程的安全，提高火電厂的产量，减小损失消耗并提高发电水平，从而减少操作员工增加企业效益综合性高科技新技术。

在热工自动化发展的同时，新的工作原理以及新的工程材料也接踵而来。各种新型工艺开发制造新型传感器、变速器等，控制系统和装置也在不断更替[4]，在实际生产中得到了极大的应用。未来的热工自动化技术将继续走“节能增效，可持续发展”的道路，将自动化系统进一步智能，坚持探索新的测量控制原理和方法，将运行操作系统更简化，更便捷的完成应用操作及故障操作的处理。

在火电厂运行的过程中，为了更好的提升电厂运行的安全性和可靠性基本使用相对较为先进的热工自动化产品，有效地控制住非计划停炉或者是停机等问题，将自动控制理论应用于火电厂中，极大地提高了火电厂自动化水平使得电厂的经济效益水平直线上升，同时还能够有效提升生产效率。合理的应用自动控制理论不仅能扩大发电机组的容量，还能有效地提高火电厂热工自动化的效率。

数据库的展现已经在实践中发挥了必不可少的作用，从技术层面看，虽然初级应用功能的建立阶段已经成为历史，但在一些SIS高层监控管理生产过程也是必不可少的工具。重点在于SIS的优化和完善才能真正体现出其强大的生命力，这是一个长期的艰巨任务，意味着SIS成功从试点、推广界面进入了成熟和完善的阶段。为了更好地完成安装服务和现场调试工作，需要不定期的进行现场指导和检查，管理部门需要跟踪每个项目的安装、调试和服务工作。

5 结语

目前我国的电厂热工过程自动控制水平还处于发展阶段，有很多还未在实际应用中得到广泛应用。将优化控制、自适应控制和智能控制应用完全会使电厂自动控制达到一个新的水准。计算机技术的飞速发展和应用使得现代控制理论用于热工过程变的易于实现。在这个发展前景巨大的平台下，更加需要热控人员的不懈努力研发，进一步提高控制理论系统提升我国的电力自动化发展水平。

参考文献

[1]孟令雅.自动控制理论课程设计探索[J].实验技术与管理，2013，30（2）：182-184

[2]黎香明.优化火电厂自动控制系统的重要性及对策[J].内蒙古石油化工，2013，（7）：111-112.

[3]李子连，王汉生.火电厂热工自动化的发展、现状及前景[J].中国电力，2014，（12）：23-32.

[4]李阳春.自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用[D].浙江大学，2013.

（作者单位：华能安源发电有限责任公司）